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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Anreicherung von Straßendaten, aufweisend eine Positions-Empfangseinheit, die zur Bestimmung einer Position auf einer Verkehrsstraße ausgebildet ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Anreicherung von Straßendaten mit einer solchen Vorrichtung sowie ein Computerprogramm und ein Computerprogrammprodukt hierzu.
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STAND DER TECHNIK
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Bekannt sind Navigationsgeräte, die Positions-Empfangseinheiten aufweisen und die Positionsdaten über Satelliten, beispielsweise in Form von GPS-Daten, von GALILEO-Daten oder über Mobilfunktelemetrie zur Navigation auf Verkehrsstraßen empfangen. Die Straßendaten betreffen auf bekannte Weise die geographische Lage der Verkehrsstraßen, und die Straßendaten können angereichert sein mit sogenannten Points of Interest oder die Straßendaten sind mit dauerhaften oder aktuellen Verkehrshinweisen oder -anweisungen angereichert.
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Weiterhin bekannt ist die Hinterlegung von Höheninformationen über die topographische Höhe der Verkehrsstraße, und wird beispielsweise ein Kraftfahrzeug auf einer Verkehrsstraße bewegt, so kann über die abgespeicherte Höheninformation gemeinsam mit den Straßendaten diese Information an den Fahrer oder an ein Fahrerassistenzsystem ebenfalls bereitgestellt werden. Dabei ist die Erfassung der geographischen Lage der Straße und die zugehörige Höheninformation sehr kostenintensiv und erfolgt durch ein Befahren der Verkehrsstraße, wobei sehr präzise GPS-Messsysteme zum Einsatz kommen. Die Messung der Höhe einer Verkehrsstraße in ihrer jeweiligen Position ist jedoch trotz dieser präzisen Systeme noch mit sehr hohen Toleranzen behaftet. Ferner ist bekannt, über GPS-Navigation auch eine Höheninformation durch die Positions-Empfangseinheit bereitzustellen, jedoch ist auch diese Höheninformation recht ungenau.
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Zur Energieeinsparung im Straßenverkehr sind Verfahren bekannt, die ausgehend von einem Steigungsprofil der vorausliegenden Verkehrsstraße optimale Geschwindigkeitsprofile berechnen, die an den Fahrer eines Kraftfahrzeugs oder an ein im Kraftfahrzeug angeordnetes Steuergerät ausgegeben werden. Bei der Umsetzung dieser Verfahren ist jedoch die genaue Kenntnis des Steigungsprofils der Verkehrsstraßen notwendig. Diese Steigungsprofile können aus den in den Kartendaten hinterlegten Höheninformationen abgeleitet werden, wodurch sich für die verwendbaren Steigungsprofile für Fahrerassistenzsysteme, die beispielsweise einen Energiespar-Fahrmodus an einen Fahrer oder an ein Steuergerät des Kraftfahrzeugs bereitstellen, jedoch ebenfalls hohe Ungenauigkeiten ergeben.
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Ebenfalls bekannt sind Verfahren, mit denen Informationen aus Zielführungssystemen an zentrale Server übermittelt werden, um diese dort zu aggregieren. Zum Beispiel können Reisezeiten auf Straßensegmenten in einem Navigationssystem gesammelt und an einen zentralen Server übermittelt werden, wodurch Durchfahrtsgeschwindigkeiten berechnet werden können.
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Aus der
US 6, 381, 540 B1 ist beispielsweise ein Verfahren zur Kalibrierung eines Höhenmessers bekannt, wobei die berechnete Höhe auf einer barometrischen Druckmessung beruht, und wobei die berechnete Höhe ferner auf einem GPS-System beruht, wobei ein Vergleich zwischen der berechneten Höhe basierend auf dem barometrischen Druck mit der berechneten Höhe durch das GPS-System verglichen wird, wenn die berechnete Höhe basierend auf dem barometrischen Druck von der berechneten GPS- Höhe um einen bestimmten Betrag abweicht, wenn sich nicht auf die barometrische Druckmessung verlassen werden soll. Um ein Steigungsprofil für Verkehrsstraßen zu bestimmen, ist die Messung einer barometrischen Höhe, jedoch auch die Bestimmung einer Höhe aufgrund von GPS-Informationen zu ungenau. Gewöhnlich werden zwei in einem bestimmten Abstand zueinander gemessene Höhen in ein Verhältnis gesetzt, sodass aus der Höhendifferenz eine Steigung der Verkehrsstraße bestimmt werden kann. Dieses Verfahren führt jedoch nur zu unzureichenden Genauigkeiten zur Bestimmung von Steigungsprofilen für Verkehrsstraßen, um damit ein Fahrerassistenzsystem zu betreiben, das einen Energiespar-Fahrmodus an einen Fahrer oder an das Steuergerät eines Kraftfahrzeugs bereitstellen soll.
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Aus der
JP 2007 003 195 A ist eine Vorrichtung zum Anreichern von Straßendaten mit Höheninformationen bekannt, die auf einer dreidimensionalen GPS-Lagebestimmung beruhen. Damit ist bekannt, Höheninformationen, die auf GPS-Daten beruhen, mit Straßendaten in Verbindung zu bringen und diese beispielsweise abzuspeichern. Jedoch ist auch dieses Verfahren nicht hinreichend genau, um ein Fahrerassistenzsystem mit einem Energiespar-Fahrmodus bereitzustellen, der auf zufriedenstellende Weise arbeitet.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Anreicherung von Straßendaten sowie ein Verfahren hierzu zu schaffen, mit der beziehungsweise mit dem die Nachteile des vorstehend bezeichneten Standes der Technik überwunden werden und eine Anreicherung von Straßendaten ermöglicht wird, die einen zufriedenstellenden Betrieb eines Fahrerassistenzsystems zur Bereitstellung eines Energiespar-Fahrmodus an einen Fahrer oder an ein Kraftfahrzeug-Steuergerät ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Vorrichtung zur Anreicherung von Straßendaten gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 in Verbindung mit den kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass die Vorrichtung zumindest einen Lagesensor aufweist, durch den Lageinformationen bereitstellbar sind und dass die Vorrichtung eine Steuereinheit aufweist, an die Positionsinformationen von der Positions-Empfangseinheit und Lageinformationen vom Lagesensor übermittelbar sind.
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Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die Möglichkeit geschaffen, sehr genaue Steigungsinformationen bereitzustellen, und basierend auf den sehr genauen Steigungsinformationen kann beispielsweise ein Fahrerassistenzsystem betrieben werden, das einen Energiespar-Fahrmodus zum energiesparenden Fahren eines Kraftfahrzeugs bereitstellt. Durch die erfindungsgemäße Verwendung eines Lagesensors in einer Vorrichtung zur Anreicherung von Straßendaten müssen Steigungen nicht mehr aus Höheninformationen berechnet werden, die lediglich zu sehr ungenauen Steigungswerten führen. Unter dem Begriff „Lagesensor“ sind vorliegend jegliche Arten von Sensoren subsumiert, die zur Ermittlung der Winkellage herangezogen werden können, hierzu können auch Beschleunigungssensoren zählen. Aktuell sind Beschleunigungssensoren vor allem in Smartphones verbreitet.
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Die Vorrichtung kann vorteilhafter Weise eine Steigungs-Berechnungseinheit aufweisen, die zum Empfang von Lageinformationen vom Lagesensor und zur Bestimmung einer Steigungsinformation über die Steigung der Verkehrsstraße an einer jeweiligen Position ausgebildet ist. Die Berechnungseinheit kann auch Bestandteil der Steuereinheit sein, sodass die Bestimmung einer Steigungsinformation auf Grundlage einer Lageinformation auch durch die Steuereinheit selbst erfolgen kann. Die Steigungsinformation wird dabei einer Position auf der Verkehrsstraße hinterlegt, sodass die Straßendaten, die auf bekannte Weise zumindest eine geographische Positionsangabe umfassen, ferner mit einer Steigungsinformation für jede Position, das heißt jeden Abschnitt der Verkehrsstraße angereichert sind. Die Steigungs-Berechnungseinheit kann direkt mit dem Lagesensor verbunden sein oder der Lagesensor ist Bestandteil der Steigungs-Berechnungseinheit, sodass von dieser Einheit unmittelbar eine Steigungsinformation bereitgestellt wird. Ferner kann die Steigungs-Berechnungseinheit über die Steuereinheit mit dem Lagesensor verbunden sein.
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Der Lagesensor kann vorteilhafterweise im Kraftfahrzeug selbst angeordnet sein, und befährt das Kraftfahrzeug die Verkehrsstraße, so ändert sich die geodätische Lage des Lagesensors mit der Steigung oder dem Gefälle der Verkehrsstraße. Ist ein Kraftfahrzeug mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgestattet, können die gewonnenen Steigungsinformationen für das Kraftfahrzeug selbst verwendet werden oder die Steigungsinformationen werden zur weiteren Verwendung zur Verfügung gestellt.
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Beispielsweise kann die Steuereinheit zur Übermittlung wenigstens der Lageinformation und vorzugsweise bereits der Steigungsinformationen an einen externen Server ausgebildet sein. Beispielsweise kann der externe Server ein Kartenmaterial von Verkehrsstraßen verwalten, und über das Kraftfahrzeug mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung können die Straßendaten des Kartenmaterials mit Steigungsinformationen der Verkehrsstraßen angereichert werden. Damit können die Straßendaten weiteren Nutzern zur Verfügung gestellt werden, die bereits die hinterlegten Steigungsinformationen ebenfalls nutzen können.
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Nach einer vorteilhaften Weiterbildung kann die Steuereinheit einen Speicher aufweisen, in dem durch die Steuereinheit Lageinformationen und bevorzugt Steigungsinformationen über die Steigung der Verkehrsstraße an einer jeweiligen Position abspeicherbar sind. Bevorzugt kann die im Speicher abgespeicherte Steigungsinformation zum Betrieb von im Kraftfahrzeug selbst angeordneten Fahrerassistenzsystemen zur Verfügung gestellt werden oder die im Speicher abgelegten Steigungsinformationen können gesammelt zur weiteren Verwendung bereitgestellt werden, beispielsweise an einen externen Server.
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Weiterführend kann ein Kartenmodul vorgesehen sein, in dem Karteninformationen mit der Verkehrsstraße abgespeichert oder abspeicherbar sind, wobei die Steuereinheit zur Übermittlung wenigstens der Lageinformation und vorzugsweise wenigstens einer Steigungsinformation an das Kartenmodul ausgebildet ist. Ferner kann der Speicher mit dem Kartenmodul verbunden sein, sodass im Speicher abgespeicherte Karteninformationen beispielsweise dann dem Kartenmodul bereitgestellt werden, wenn das Kartenmodul die aktuelle Steigungsinformation abruft.
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Insbesondere kann die Positions-Empfangseinheit als Navigationssystem ausgebildet sein, das mit dem Kartenmodul in Wechselwirkung steht. Wird das Navigationssystem im Kraftfahrzeug betrieben, kann dieses aus dem Kartenmodul die Kartendaten hochladen, und das Navigationssystem kann zugleich mit dem Speicher verbunden sein, um aktuelle Steigungsdaten aus dem Speicher abzurufen. Insbesondere ist jedoch das Navigationsmodul mit dem Speicher verbunden, um dem Speicher aktuelle Positionsinformationen bereitzustellen, denen im Speicher die Steigungsinformationen zugeordnet und somit ebenfalls mit hinterlegt sind. Dabei kann es auch ausreichend sein, wenn die Positions-Empfangseinheit mit dem Speicher verbunden ist, um die Positionsinformationen bereitzustellen.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann die Vorrichtung zum Einbau in ein Kraftfahrzeug und/oder zur modulartigen Erweiterung eines Navigationssystems eines Kraftfahrzeugs ausgebildet sein. Ferner kann die Steuereinheit zur Übermittlung einer Steigungsinformation an ein Fahrerassistenzsystem ausgebildet sein, das zur Bereitstellung eines steigungsabhängigen Energiespar-Fahrmodus an einen Fahrer oder beispielsweise an ein Kraftfahrzeug-Steuergerät ausgebildet ist. Die modulartige Erweiterung kann dabei den Lagesensor umfassen, und die modulartige Erweiterung kann ferner beispielsweise die Steigungs-Berechnungseinheit umfassen, um dem Navigationssystem oder direkt dem Fahrerassistenzsystem die Steigungsinformation zur Verfügung zu stellen.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird ferner gelöst durch ein Verfahren zur Anreicherung von Straßendaten mit einer Vorrichtung, aufweisend eine Positions-Empfangseinheit, mit der zumindest eine Position auf einer Verkehrsstraße bestimmt wird, wobei vorgesehen ist, dass von einem Lagesensor Lageinformationen bereitgestellt werden, und wobei ferner eine Steuereinheit bereitgestellt wird, an die Positionsinformationen von der Positions-Empfangseinheit und Lageinformationen vom Lagesensor übermittelt werden. Die Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung können zum Betrieb des Verfahrens zur Anreicherung von Straßendaten mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ebenfalls Berücksichtigung finden.
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Die vorliegende Erfindung richtet sich ferner auf ein Computerprogramm mit Programmcodemitteln, um alle Schritte des vorbezeichneten Verfahrens durchzuführen, insbesondere wenn das Computerprogramm in einer Steuereinheit der vorbezeichneten Vorrichtung ausgeführt wird.
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Weiterhin richtet sich die Erfindung auf ein Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um die Schritte des vorbezeichneten Verfahrens durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer Steuereinheit der vorstehend beschriebenen Vorrichtung ausgeführt wird. Beispielsweise kann das Computerprogrammprodukt auf einer CD-ROM abgespeichert sein, die in der Vorrichtung betreibbar ist. Die Programmcodemittel können insbesondere in der modulartigen Erweiterung betrieben werden, die mit einem Navigationssystem verbunden werden kann, wie dieses aus dem Stand der Technik bekannt ist. Damit wird grundsätzlich eine Steigungsinformation bereitgestellt, die in Echtzeit durch den Lagesensor bereitgestellt wird, der in einer modulartigen Einheit oder an sonstiger Stelle im Kraftfahrzeug untergebracht ist.
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Bekannt sind bereits Smartphones, PDAs oder sonstige Endgeräte, die Lagesensoren umfassen. Die Erfindung richtet sich dabei ebenfalls auf die Verwendung vorhandener Lagesensoren aus Smartphones oder ähnlichen Geräten, die mit einer Positions-Empfangseinheit, insbesondere mit einem Navigationssystem, verbunden werden. Weiterhin erfolgt erfindungsgemäß die Verbindung mit einem Fahrerassistenzsystem, das derart ausgebildet ist, dass durch das Fahrerassistenzsystem ein Energiespar-Fahrmodus an einen Fahrer oder an Kraftfahrzeug-Steuergerät bereitgestellt wird.
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Mit dem Betrieb eines Kraftfahrzeugs in einem Energiespar-Fahrmodus wird der Vorteil erreicht, dass das Kraftfahrzeug ressourcenschonend betrieben werden kann. Beispielsweise kann durch eine Steigungsinformation über einen vorausliegenden Abschnitt der Verkehrsstraße eine Information an den Fahrer oder an ein Steuergerät des Kraftfahrzeugs ausgegeben werden, die einen optimierten Leistungsabruf vom Antrieb des Kraftfahrzeugs ermöglicht. Beispielsweise kann die Steigungsinformation ein vorausliegendes Gefälle vorhersagen, sodass eine Beschleunigung des Kraftfahrzeugs vermieden wird. Andererseits kann beispielsweise eine Talsenke der Verkehrsstraße durch vorhandene Steigungsinformationen vorausgesagt werden, sodass das Kraftfahrzeug im Abschnitt der Talfahrt nicht abbremst, um kinetische Energie in der Bewegung des Kraftfahrzeugs für eine sich anschließende Bergfahrt zu nutzen. Im Ergebnis kann somit Kraftstoff eingespart werden, insbesondere wenn die Steigungsinformationen mit einer Genauigkeit vorliegen, wie diese mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem Betrieb des erfindungsgemäßen Verfahrens möglich werden.
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BEVORZUGTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL DER ERFINDUNG
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Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der einzigen Figur näher dargestellt. Es zeigt:
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1 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
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1 zeigt die Vorrichtung 1 in einer diagrammartigen, schematischen Ansicht. Die Vorrichtung 1 weist als Herzstück eine Steuereinheit 13 auf, die in einem Kraftfahrzeug angeordnet sein kann. Weiterhin gezeigt ist eine Positions-Empfangseinheit 10, die als Navigationssystem ausgeführt und auf bekannte Weise ebenfalls im Kraftfahrzeug angeordnet sein kann. Die Darstellung zeigt die Komponenten in ihrer Anordnung nur beispielhaft und alle Einheiten können in einem Smartphone oder mobilen Navigationssystem angeordnet sein. Es ist nicht zwingend notwendig dass die Positionsempfangseinheit im Fahrzeug angeordnet ist oder dass sie Teil eines Navigationssystems sein muss. Die Positions-Empfangseinheit 10 dient zur Bereitstellung von Positionsinformationen 14, die unter anderem an die Steuereinheit 13 ausgegeben werden können.
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Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung 1 einen Lagesensor 11 auf, der beispielsweise im Kraftfahrzeug selbst oder in einem handhaltbaren Endgerät angeordnet sein kann, welches wiederum ebenfalls im Kraftfahrzeug aufgenommen ist. Durch den Lagesensor 11 kann die geodätische Lage des Kraftfahrzeugs sensiert werden, und es kann durch den Lagesensor 11 eine Lageinformation 12 an die Steuereinheit 13 bereitgestellt werden. Damit verfügt die Steuereinheit 13 einerseits über eine Positionsinformation 14 und andererseits über eine Lageinformation 12.
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Als weiteren Bestandteil weist die Vorrichtung 1 eine Steigungs-Berechnungseinheit 15 auf, an die Lageinformationen 12 vom Lagesensor 11 übermittelt werden. Durch die Steigungs-Berechnungseinheit 15 werden Steigungsinformationen 16 berechnet, die an die Steuereinheit 13 ausgegeben werden. Damit kann die Steuereinheit 13 eine Steigungsinformation 16 mit einer Positionsinformation 14 verbinden, sodass die Positionsinformationen 14 mit hinterlegten Steigungsinformationen 16 als angereicherte Straßendaten bereitgestellt werden können.
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Die Vorrichtung 1 verfügt weiterhin über einen Speicher 18, der beispielhaft als Bestandteil der Steuereinheit 13 gezeigt ist. Im Speicher 18 können Lageinformationen 12 und insbesondere Steigungsinformationen 16 abgespeichert werden, wobei die Abspeicherung bevorzugt so erfolgt, dass die Lageinformationen 12 und insbesondere die Steigungsinformationen 16 jeweils Positionsinformationen 14 hinterlegt bzw. diesen zugeordnet abgespeichert werden.
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Weiterhin gezeigt ist ein Kartenmodul 19, das von der Steuereinheit 13 Lageinformationen 12 und/oder Steigungsinformationen 16 erhält. Dabei ist weiterhin eine Verbindung des Kartenmoduls 19 mit der Positions-Empfangseinheit 10 sowie mit der Steigungs-Berechnungseinheit 15 gezeigt, sodass auch, insbesondere alternativ, im Kartenmodul 19 eine Verbindung zwischen der Positionsinformation 14 von der Positions-Empfangseinheit 10 und der Steigungsinformationen 16 der Steigungs-Berechnungseinheit 15 stattfinden kann.
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Das Kartenmodul 19 kann die angereicherten Straßendaten an ein Fahrerassistenzsystem 20 bereitstellen, das ebenfalls im Kraftfahrzeug angeordnet sein kann. Das Fahrerassistenzsystem 20 kann zur Bereitstellung eines Energiespar-Fahrmodus an den Fahrer oder an ein Kraftfahrzeug-Steuergerät ausgebildet sein.
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Die Straßendaten können vom Kartenmodul 19 bereitgestellt werden oder beispielhaft auch vom Kartenmodul 19 über die Steuereinheit 13 an das Fahrerassistenzsystem 20 gelangen. Von der Positionsempfangseinheit 10 kommen die Positionsinformationen. Anhand der Position wird das aktuelle Segment aus der digitalen Karte ermittelt, das zu der aktuellen Position passt. Dieses Segment wird dann um die Steigungsinformationen 16 angereichert. Das Fahrerassistenzsystem 20 erhält die angereicherten Straßendaten vom Kartenmodul 19, evtl. über einen Umweg z.B. durch die Steuereinheit 13. Die ganze Vorrichtung oder einzelne Teile davon können Teil des Fahrerassistenzsystems 20 sein, das schematisch vereinfacht als Baustein dargestellt ist.
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Über die Nutzung der angereicherten Straßendaten durch das eigene Kraftfahrzeug beziehungsweise seinen Fahrer hinaus kann durch die Steuereinheit 13 die Lageinformation 12 und insbesondere die bereits berechneten Steigungsinformation 16 an einen externen Server 17 bereitgestellt werden. Im externen Server 17 können die angereicherten Straßendaten abgespeichert werden, und einer Vielzahl von Nutzern bereitgestellt werden. Dabei kann der Server 17 direkt von der Steuereinheit 13 die angereicherten Straßendaten empfangen, oder, wie durch mehrere Pfeilverbindungen gezeigt, kann der Server 17 auch einzeln mit der Positions-Empfangseinheit 10, mit der Steigungs-Berechnungseinheit 15 und mit dem Lagesensor 11 verbunden sein, um Positionsinformationen 14, Steigungsinformationen 16 und/oder Lageinformationen 12 zu erhalten. Damit kann auch eine Verbindung der Positionsinformationen 14 mit den Lageinformationen 12 beziehungsweise mit den Steigungsinformationen 16 im Server 17 erfolgen.
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Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auf bei anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiven Einzelheiten, räumliche Anordnungen und Verfahrensschritte, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 6381540 B1 [0006]
- JP 2007003195 A [0007]
